薛躍幫 高云強(qiáng) 魏鐸

摘 要? 本文講述了某核電廠廢液處理系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中遇到的問題，針對放射性廢液處理系統(tǒng)運(yùn)行期間出現(xiàn)的廢液放射性含量高問題進(jìn)行分析，找出根本原因并給出處理措施，為運(yùn)行電廠和在建電廠提供經(jīng)驗(yàn)，最終達(dá)到“節(jié)能減排”的目的。

關(guān)鍵詞? 110mAg;樹脂;放射性;放射性活度

中圖分類號： X703文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

0 前言? 放射性廢液處理系統(tǒng)處理后的廢液放射性活度的最小化是核電廠三廢運(yùn)行目標(biāo)，同時又減少廢固的產(chǎn)生量，這些數(shù)值都關(guān)系到環(huán)境安全與核電廠的經(jīng)濟(jì)效益。以某核電廠為例，介紹排放廢液中110Ag含量高問題以及改進(jìn)措施，從而積累運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，確保系統(tǒng)運(yùn)行可靠，提高公眾的信任度，增加電廠的經(jīng)濟(jì)效益。

1 110mAg簡介

天然銀由穩(wěn)定的107Ag和109Ag組成，其中109Ag占49%。在核電廠一回路中，109Ag在中子照射下，生成110mAg，其活化反應(yīng)式為：

109Ag（n，γ）→110mAg

110mAg的半衰期為249.78天。

2 廢液處理后放射性含量高問題

在向環(huán)境排放的廢液中，110mAg主要來自一回路的泄漏水、硼回收系統(tǒng)主動排氚水、設(shè)備檢修疏水以及放射性除鹽床樹脂沖洗水等。圖1是某核電廠向環(huán)境排放廢液中所監(jiān)測110mAg的放射性比活度及其占電廠液態(tài)流出物除氚外核素放射性的比例。

圖1 液態(tài)流出物中110mAg的含量和放射性比例

由于壓力容器O型密封環(huán)及部分墊片含Ag，在高溫狀態(tài)下，部分Ag進(jìn)入一回路冷卻劑系統(tǒng)，主回路中的Ag最高可達(dá)70～80MBq/m3。

在一般情況下，110mAg以膠體態(tài)存在，僅僅通過普通樹脂無法將其取出，110mAg仍然遺留在處理后的水中，這將導(dǎo)致經(jīng)過除鹽處理后的廢液放射性仍然較高。

3 處理110mAg方案的分析

3.1 源頭上消除Ag

反應(yīng)堆本體密封面設(shè)計為含有Ag的密封面，無法更換成其他材質(zhì)密封面，因此導(dǎo)致部分Ag在高溫環(huán)境下被氧化，從而進(jìn)入一回路，因此無法從源頭上進(jìn)行消除，我們只能尋求其他方法進(jìn)行消除110mAg。

3.2 放射性110mAg運(yùn)行過程中消除

一回路冷卻劑正常運(yùn)行期間通過化學(xué)容積控制系統(tǒng)進(jìn)行凈化，因此可以考慮通過化學(xué)容積控制系統(tǒng)的除鹽床進(jìn)行凈化，化學(xué)容積控制系統(tǒng)現(xiàn)有的過濾器和除鹽床對110mAg凈化能力較差，將除鹽單元中的過濾器濾芯更換成較細(xì)的濾芯，提高對懸浮物和細(xì)小顆粒的過濾效果，降低110mAg進(jìn)入除鹽床中的數(shù)量，通過更換新型去污因子高的樹脂，提高110mAg的處理能力，需要試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

3.3 放射性110mAg的后續(xù)處理

廢液處理系統(tǒng)有蒸發(fā)單元和除鹽單元，過蒸發(fā)單元進(jìn)行處理量為3.5t/h，除鹽單元處理能力為10t/h。蒸發(fā)單元處理主要處理高放射性和含鹽量較高的廢液，如果所有放射性110mAg通過蒸發(fā)單元進(jìn)行處理，將大大增加蒸發(fā)單元的負(fù)荷，無法完全處理所有放射性110mAg;除鹽單元主要處理高放射性且含鹽量較低廢液，可以通過更換新型去污因子高的樹脂降低流出物的放射性比活度，但是更換后的樹脂交換容量將降低，導(dǎo)致產(chǎn)生的固體廢物增多。

綜上所述，前期控制無效，后端控制將導(dǎo)致固體廢物量增加，因此更換化學(xué)容積控制系統(tǒng)過濾器濾芯和除鹽床樹脂是最為合理的方式。

4 改進(jìn)措施

4.1 減小除鹽床前后過濾器孔徑

根據(jù)110mAg的特性，其在電廠運(yùn)行產(chǎn)生的廢液中主要以膠體態(tài)存在，膠體的顆粒直徑在10-6～10-4mm之間。電廠放射性除鹽床的上游過濾器的過濾直徑為5μm，下游為25μm，因此，過濾器無法滯留110mAg膠體。根據(jù)法國電力公司的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，如果過濾器的過濾直徑小于0.1μm，則對110mAg的去除效率可接近100%。

減小化學(xué)容積控制系統(tǒng)除鹽床上游過濾器的過濾直徑是解決110mAg問題的方法之一。但是，如將除鹽床上游過濾器過濾直徑直接改成0.1μm，濾芯節(jié)流的異物較多，在正常運(yùn)行中易堵塞會影響系統(tǒng)運(yùn)行，因此僅僅將濾芯由原來的5μm改為1μm。

4.2 更換化學(xué)容積控制的新型樹脂

通過調(diào)研，市場上有新型樹脂，可以有效地去除水中110mAg的化合物，某公司新型核級樹脂（樹脂型號：IRN9766）是針對以膠體形態(tài)存在于水中的110mAg化合物而設(shè)計的大孔型陰樹脂，樹脂內(nèi)部具有三維空間立體孔結(jié)構(gòu)。工藝上為篩選出的優(yōu)質(zhì)制造單體構(gòu)造合適的孔結(jié)構(gòu)和孔徑，使樹脂具備吸附和交換功能，其陰樹脂具有比表面積大、交換速度快、抗污染能力強(qiáng)、吸附容量大的特點(diǎn)。

為進(jìn)一步驗(yàn)證不同樹脂對去除110mAg的效果，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了 IRN77、IRN9882和IRN9766三種樹脂去除110mAg的效率比對實(shí)驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 樹脂去除110mAg的對比

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出以下結(jié)論：

（1）IRN77強(qiáng)酸陽樹脂對110mAg核素的去除效率很低（40%左右）。

（2）IRN9882混床大孔樹脂對110mAg核素的去除率較高（99%以上）。

（3）IRN77強(qiáng)酸陽樹脂+IRN9766強(qiáng)堿陰樹脂對110mAg的去除率較高（99%以上）。

凝膠型樹脂對110mAg去污因子低，抗污染能力差，因此在試驗(yàn)中對110mAg的去除率較低，混床打孔樹脂雖然對110mAg的去除率較高，但是樹脂交換容量較低，如果長時間使用將無法滿足使用要求，因此采用IRN77強(qiáng)酸陽樹脂+IRN9766強(qiáng)堿陰樹脂是最為合適的方式。

5 總結(jié)

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室的對比試驗(yàn)，通過更換更小的過濾器濾芯和新型樹脂，可以有效地降低廢液中的110mAg含量，某核電廠通過將樹脂床入口濾網(wǎng)更換為1μm，樹脂采用IRN77強(qiáng)酸陽樹脂+IRN9766強(qiáng)堿陰樹脂，機(jī)組啟動后，化學(xué)容積控制系統(tǒng)除鹽單元運(yùn)行穩(wěn)定，一回路產(chǎn)生的放射污水中110mAg的含量大大降低，同時放射性污水的放射性也大大降低，減少對環(huán)境的影響，同時提高電廠三廢管理水平，達(dá)到“節(jié)能減排”的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]陳濟(jì)東.大亞灣核電站系統(tǒng)及運(yùn)行.北京：原子能出版社，1994.

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